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拆解果蠅腦細胞 揭記憶之謎

清大生命科學系江安世教授(左三)率領清大博士生陳俊朝(左二)等人,在國科會發表刊登在「科學(Science)」期刊的「發現儲存長期記憶的腦細胞」研究報告。 記者黃義書/攝影
清大生命科學系江安世教授(左三)率領清大博士生陳俊朝(左二)等人,在國科會發表刊登在「科學(Science)」期刊的「發現儲存長期記憶的腦細胞」研究報告。 記者黃義書/攝影

【聯合報╱記者陳幸萱/台北報導】

清華大學腦科研究中心主任江安世領導的台灣研究團隊,發現果蠅腦中儲存「長期記憶」的腦細胞,二月十日登上「科學(Science)」期刊,是腦科學領域的重大突破。

江安世說,人腦包含幾千億顆神經細胞,要找出哪些細胞參與記憶工作,無異於大海撈針。果蠅的學習、記憶、專注力及睡眠等行為和人類相似,神經網絡比人腦簡單許多,拆解果蠅的腦細胞功能,將有助了解人類長期記憶形成的機制,進而找出改善阿茲海默症、帕金森氏症等神經性疾病的治療模式。

江安世研究團隊與暨南大學助理教授傅在峰合作,共同發展出觀察新蛋白質在神經細胞內生成的方法,他們發現至少有CaMKII和period兩個基因,是果蠅形成長期記憶的關鍵。

研究團隊以某種氣味結合電擊刺激果蠅,發現刺激訊息會在果蠅腦內的「蕈狀體」整合,達到一定的刺激量後,訊號就會往外送至左右兩側的「DAL」神經細胞,活化CaMKII和period基因,產生新的蛋白質或加強神經間連結,形成長期記憶。

論文第一作者清大博士生陳俊朝說,拿電腦比喻,蕈狀體就像中央處理器(CPU),負責整合嗅覺和電擊的訊息,DAL神經細胞如同硬碟,新的蛋白質或神經間連結的變化,就是磁碟陣列改變,完成資料(長期記憶)儲存。下次再受到類似的刺激,例如聞到被電擊時的氣味,就會從DAL中提取長期記憶,就算不再給予電擊,果蠅也會自動避開。

江安世表示,過去大家總認為果蠅的長期記憶,是經由蕈狀體中的五千個神經細胞,經過複雜的神經網路形成,想不到實際狀況如此簡單。

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